WO2016035513A1 - 表面実装部品の実装方法、実装構造体 - Google Patents

表面実装部品の実装方法、実装構造体 Download PDF

Info

Publication number
WO2016035513A1
WO2016035513A1 PCT/JP2015/072595 JP2015072595W WO2016035513A1 WO 2016035513 A1 WO2016035513 A1 WO 2016035513A1 JP 2015072595 W JP2015072595 W JP 2015072595W WO 2016035513 A1 WO2016035513 A1 WO 2016035513A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
porous metal
metal body
mounting
bonding material
conductive bonding
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/072595
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鷲塚清多郎
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2016035513A1 publication Critical patent/WO2016035513A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/282—Applying non-metallic protective coatings for inhibiting the corrosion of the circuit, e.g. for preserving the solderability
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering

Definitions

  • the present invention relates to a surface mounting component mounting method and a mounting structure mounted by this mounting method.
  • Patent Document 1 discloses a method for mounting a multilayer ceramic capacitor.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a mounting structure 900 according to Patent Document 1.
  • the mounting structure 900 includes a glass epoxy substrate (printed wiring board) 90 having an electrode (land) 92, an insert material C provided on the electrode 92, and a laminate mounted on the electrode 92 via the insert material C. And a ceramic capacitor 91.
  • the multilayer ceramic capacitor 91 includes a ceramic multilayer body 95 including a plurality of internal electrodes, and external electrodes (electrode terminals) 93 connected to the internal electrodes.
  • the multilayer ceramic capacitor 91 is mounted on the electrode 92 by a mounting method in which the bottom surface of the external electrode 93 facing the land 92 is joined to the electrode 92 with the insert material C interposed therebetween.
  • the external electrode 93 is made of Sn
  • the insert material C is made of an alloy of Ni, Mn, and Cu.
  • a mounting structure 900 having high heat resistance can be realized at a relatively low temperature.
  • the bonding material having this composition is difficult to spread on the surface of the external electrode 93, the contact area between the electrode 92 and the external electrode 93 is small. Therefore, the multilayer ceramic capacitor 91 is resistant to impact in the thickness direction, but weak to impact in the surface direction. That is, the bonding strength (lateral pressing strength) in the surface direction of the multilayer ceramic capacitor 91 is weak.
  • the area of the electrode 92 and the external electrode 93 tends to be reduced due to the recent increase in the density of the printed wiring board and the miniaturization of the surface-mounted components. This tends to further reduce the bonding strength of the surface-mounted component to the printed wiring board.
  • An object of the present invention is to provide a mounting method and a mounting structure for a surface mounting component having excellent bonding strength.
  • the surface mounting component mounting method of the present invention includes an installation process, a mounting process, and a heating process.
  • a conductive bonding material is provided on the land provided on the printed wiring board.
  • a surface mount component and a porous metal body are mounted on the land.
  • the surface mount component includes an electrode terminal.
  • the porous metal body has a plurality of holes.
  • the heating process heats the surface-mounted component, the porous metal body, and the conductive bonding material.
  • the conductive bonding material is heated by this heating step, the conductive bonding material is melted. As a result, part of the conductive bonding material enters the plurality of holes of the porous metal body.
  • the conductive bonding material is solidified, and the land, the electrode terminal of the surface mount component, and the porous metal body are integrated by the conductive bonding material.
  • the bonding strength (lateral pressing strength) in the surface direction X (or Y) of the surface-mounted component mounted by this mounting method is the conventional one in which only the bottom surface of the external electrode 93 is bonded to the electrode 92 with the insert material C interposed therebetween. It is stronger than the multilayer ceramic capacitor 91 (see FIG. 9).
  • the bonding strength of the surface mounting component can be improved as compared with the conventional method.
  • the heating step integrates the land, the electrode terminal of the surface mount component, and the porous metal body by an intermetallic compound member produced by the reaction of the conductive bonding material with a part of the porous metal body. It is preferable to do.
  • the mounting structure mounted by this mounting method is joined by an intermetallic compound member having a melting point higher than that of the solder paste. Therefore, this mounting structure is excellent in heat resistance.
  • the conductive bonding material is Sn solder
  • the porous metal body is a metal body partially including a CuNi alloy or a CuMn alloy
  • the intermetallic compound member is formed by reacting Sn of the conductive bonding material with the CuNi alloy of the porous metal body, or reacting Sn of the conductive bonding material with the CuMn alloy of the porous metal body. It is preferable that it is comprised with the produced
  • the porous metal body is preferably a rectangular parallelepiped. This shape can be mounted by a mounting machine.
  • the mounting structure of the present invention includes a printed wiring board including lands, A conductive bonding material provided on the land; Surface mount components equipped with electrode terminals and mounted on lands; A porous metal body having a plurality of holes and mounted on a land, Part of the conductive bonding material enters a plurality of holes in the porous metal body, The land, the electrode terminal of the surface-mounted component, and the porous metal body are integrated by a conductive bonding material.
  • the mounting structure of the present invention is mounted by the surface mounting component mounting method of the present invention.
  • the height of the porous metal body is higher than the height of the surface-mounted component, and the porous metal body preferably has pores that are not filled with the conductive bonding material. .
  • the bonding strength of the surface mounting component can be improved as compared with the conventional case.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a mounting structure 900 according to Patent Document 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a mounting structure 900 according to Patent Document 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an installation process of a surface mounting component mounting method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view schematically showing a mounting process of the surface mounting component mounting method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the mounting process shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a mounting structure mounted by the surface mounting component mounting method according to the embodiment of the present invention.
  • a printed wiring board P having lands L1 and L2 is prepared.
  • the lands L1 and L2 are formed, for example, by patterning Cu foil into a predetermined shape.
  • the printed wiring board P is, for example, a glass epoxy board.
  • solder pastes H1 and H2 are installed on the lands L1 and L2 of the printed wiring board P (installation process).
  • the solder pastes H1 and H2 are Sn solders.
  • the solder pastes H1 and H2 are made of, for example, Sn—Pb, Sn—Ag—Cu or the like.
  • solder pastes H1 and H2 correspond to the “conductive bonding material” of the present invention.
  • the surface mounting component 50 and the porous metal bodies 11 and 12 are mounted on the lands L1 and L2 by a mounting machine (mounting process).
  • the Surface mount component 50 is a multilayer ceramic capacitor.
  • the surface mount component 50 includes a ceramic laminate 55 including a plurality of internal electrodes (not shown), and external electrodes 51 and 52 connected to the internal electrodes.
  • the external electrodes 51 and 52 correspond to the “electrode terminals” of the present invention.
  • various chip-type components such as a multilayer inductor and a multilayer LC component can be used in addition to the multilayer ceramic capacitor.
  • Each of the porous metal bodies 11 and 12 is mainly composed of an intermetallic compound.
  • the melting point of this intermetallic compound is 300 ° C. or higher, and further 400 ° C. or higher.
  • This intermetallic compound is an intermetallic compound containing at least two selected from the group consisting of Sn, Cu and Ni, or an intermetallic compound containing at least two selected from the group consisting of Sn, Cu and Mn.
  • This intermetallic compound is, for example, a SnCuNi alloy or a SnCuMn alloy.
  • SnCuNi alloy is produced by the reaction of Sn and CuNi alloy.
  • the SnCuMn alloy is generated by the reaction between Sn and the CuMn alloy.
  • This reaction is, for example, a reaction accompanying liquid phase diffusion bonding (“TLP bonding: Transient LiquidLiPhase Diffusion Bonding”).
  • the intermetallic compound is Sn and CuNi alloy is produced by reacting specifically includes for example (Cu, Ni) 6 Sn 5 , Cu 4 Ni 2 Sn 5, Cu 5 NiSn 5, (Cu, Ni) 3 Sn, Cu 2 NiSn, CuNi 2 Sn and the like.
  • each of the porous metal bodies 11 and 12 includes a CuNi alloy or a CuMn alloy in part. Further, each of the porous metal bodies 11 and 12 is a rectangular parallelepiped and has a plurality of holes 80.
  • the hole 80 is basically an open pore connected to the outside.
  • the porosity of each of the porous metal bodies 11 and 12 is about 30 to 70% by volume.
  • the heating temperature is set to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder pastes H1 and H2. Specifically, in the heating step, reflow is performed at about 250 ° C.
  • solder pastes H1 and H2 are heated, the solder pastes H1 and H2 are melted. Thereby, a part of the solder paste H1 enters the plurality of holes 80 provided in the porous metal body 11, and a part of the solder paste H2 is a plurality of holes provided in the porous metal body 12. Enter 80.
  • the solder pastes H1 and H2 react with a part of the porous metal bodies 11 and 12 to generate intermetallic compound members 21 and 22, as shown in FIG.
  • This reaction is, for example, a reaction accompanying liquid phase diffusion bonding (“TLP bonding: Transient LiquidLiPhase Diffusion Bonding”).
  • TLP bonding Transient LiquidLiPhase Diffusion Bonding
  • the melting point of the intermetallic compound constituting the intermetallic compound members 21 and 22 is 300 ° C. or higher, and further 400 ° C. or higher.
  • This intermetallic compound is an intermetallic compound containing at least two selected from the group consisting of Sn, Cu and Ni, or an intermetallic compound containing at least two selected from the group consisting of Sn, Cu and Mn.
  • This intermetallic compound is, for example, a SnCuNi alloy or a SnCuMn alloy.
  • the SnCuNi alloy is generated by a reaction between Sn constituting the solder pastes H1 and H2 and a CuNi alloy contained in a part of the porous metal bodies 11 and 12.
  • the SnCuMn alloy is generated by a reaction between Sn constituting the solder pastes H1 and H2 and a CuMn alloy contained in a part of the porous metal bodies 11 and 12.
  • intermetallic compound produced by the reaction between Sn and the CuNi alloy include (Cu, Ni) 6 Sn 5 , Cu 4 Ni 2 Sn 5 , Cu 5 NiSn 5 , and (Cu, Ni) 3 Sn. Cu 2 NiSn, CuNi 2 Sn, and the like.
  • the intermetallic compound members 21 and 22 also correspond to the “conductive bonding material” of the present invention.
  • the mounting structure 100 includes a printed wiring board P including lands L1 and L2, intermetallic compound members 21 and 22, surface mounting components 50 having external electrodes 51 and 52, and porous metal bodies 11 and 12. Have.
  • the intermetallic compound member hardly melts during heating, and is solidified at the end of heating, that is, before cooling.
  • the bottom surface of the external electrode 51 faces the land L1.
  • the side surface of the external electrode 51 (the first side surface of the surface mount component 50) faces the porous metal body 11.
  • the top surface of the external electrode 51 faces the bottom surface of the external electrode 51.
  • the bottom surface of the external electrode 52 faces the land L2.
  • the side surface of the external electrode 52 (the second side surface of the surface mount component 50) faces the porous metal body 12.
  • the top surface of the external electrode 52 faces the bottom surface of the external electrode 52.
  • the land L1 the external electrode 51 of the surface mount component 50, and the porous metal body 11 are integrated by the intermetallic compound member 21. Further, the land L2, the external electrode 52 of the surface mount component 50, and the porous metal body 12 are integrated by the intermetallic compound member 22.
  • the surface mount component 50 not only the bottom surface of the external electrode 51 but also the side surface and top surface of the external electrode 51 are joined to the intermetallic compound member 21. Further, not only the bottom surface of the external electrode 52 facing the land L2 but also the side surface and top surface of the external electrode 52 are joined to the intermetallic compound member 22.
  • the bonding strength (lateral pressing strength) in the surface direction X (or Y) of the surface-mounted component 50 is such that only the bottom surface of the external electrode 93 is bonded to the electrode 92 with the insert material C interposed therebetween (see FIG. 9) stronger.
  • the bonding strength can be improved as compared with the conventional surface mounting component.
  • the surface mounting component mounting method and the mounting structure 100 of this embodiment are joined mainly by the intermetallic compound members 21 and 22 having a high melting point, they are excellent in heat resistance.
  • each of the porous metal bodies 11 and 12 is a rectangular parallelepiped, it can be adsorbed by a mounting machine and mounted in a narrow space.
  • chip standing may occur when the application amounts of the solder pastes H1 and H2 at both ends of the surface mount component 50 are different. However, most of the solder pastes H1 and H2 change to intermetallic compound members 21 and 22. Therefore, the surface mounting component mounting method and the mounting structure 100 according to the present embodiment can prevent chip standing.
  • solder pastes H1 and H2 when an excessive amount of solder pastes H1 and H2 is applied in the above-described installation process, the solder pastes H1 and H2 largely enter the plurality of holes 80 of the porous metal bodies 11 and 12 in the above-described mounting process. .
  • the surface mounting component mounting method and the mounting structure 100 can prevent the solder pastes H1 and H2 from being spheroidized even when an excessive amount of the solder pastes H1 and H2 is applied.
  • Sn-based solder such as Sn—Pb and Sn—Ag—Cu is used as the solder paste.
  • Sn-based solder containing Sn as a main component and further including CuNi alloy or CnMn alloy is used. preferable.
  • one surface mount component 50 and the porous metal bodies 11 and 12 are mounted on the lands L1 and L2 by the mounting machine, but the present invention is not limited to this. In implementation, a plurality of surface mount components and a porous metal body may be mounted on the land.
  • two surface mount components 50 and 150 and porous metal bodies 111 and 112 may be mounted on lands L1 and L2.
  • the only difference between the porous metal body 111 and the porous metal body 11 is the shape.
  • the only difference between the porous metal body 112 and the porous metal body 12 is the shape.
  • the solder pastes H11 and H12 are applied in a range corresponding to the shape of the porous metal bodies 111 and 112.
  • the external electrode 51 of the surface mount component 50 and the external electrode 51 of the surface mount component 150 need to be at the same potential, and the external electrode 52 of the surface mount component 50 and the external electrode of the surface mount component 150 are required. 52 must be at the same potential.
  • the solder pastes H1 and H2 react with a part of the porous metal bodies 11 and 12 to generate the intermetallic compound members 21 and 22, as shown in FIG. It is not a thing.
  • the solder pastes H1 and H2 and a part of the porous metal bodies 11 and 12 do not react, and an intermetallic compound member may not be generated.
  • This method can be realized, for example, by setting a material, a temperature, or the like at which the solder pastes H1 and H2 and the porous metal bodies 11 and 12 do not react.
  • the mounting structure 200 includes a printed wiring board P including lands L1 and L2, solder pastes H1 and H2, surface mounting components 50 having external electrodes 51 and 52, and porous metal bodies 11 and 12.
  • the land L1 the external electrode 51 of the surface mounting component 50, and the porous metal body 11 are integrated by the solder pastes H1 and H2.
  • each of the porous metal bodies 11 and 12 is substantially equal to the height of the surface mounting component 50, but is not limited thereto.
  • the surface mount components there is a surface mount component that generates heat.
  • the plurality of surface mount components there is a surface mount component whose characteristics change due to heat.
  • the height of each of the porous metal bodies 311 and 312 is preferably higher than the height of the surface-mounted component 50, for example, as in the mounting structure 300 shown in FIG.
  • the porous metal body 311 more preferably has pores 80 that are not filled with the intermetallic compound member 21. More preferably, the porous metal body 312 also has pores 80 that are not filled with the intermetallic compound member 22.
  • the intermetallic compound members 21 and 22 cut off the heat generated from the surface mount component 50 and the heat generated and propagated elsewhere, and dissipate heat.
  • the mounting structure 300 has high strength because the surface areas of the porous metal bodies 311 and 312 are large. In addition, it has high heat dissipation.
  • the height of the porous metal body 412 is preferably higher than the height of the surface-mounted component 50 as in the mounting structure 400 shown in FIG.
  • the lead wire 451 or the like may be soldered onto the land L3 with the solder paste H3 using the soldering iron 450 or the like. At this time, high heat is partially generated by soldering.
  • the porous metal body 412 is disposed between the place to be soldered and the surface mount component 50.
  • the mounting structure 400 can utilize the porous metal body 412 as a heat insulating wall.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

　プリント配線基板（Ｐ）のランド（Ｌ１、Ｌ２）上に、はんだペースト（Ｈ１、Ｈ２）を設置する。ランド（Ｌ１、Ｌ２）上に、表面実装部品（５０）と多孔質金属体（１１、１２）とを実装する。表面実装部品（５０）は、外部電極（５１、５２）を有する。多孔質金属体（１１、１２）のそれぞれは、金属間化合物で構成されている。さらに、多孔質金属体（１１、１２）のそれぞれは、ＣｕＮｉ合金またはＣｕＭｎ合金を一部に含む。次に、表面実装部品（５０）と多孔質金属体（１１、１２）とはんだペースト（Ｈ１、Ｈ２）とを加熱する。はんだペースト（Ｈ１、Ｈ２）が加熱されると、溶融し、はんだペースト（Ｈ１、Ｈ２）の一部が、多孔質金属体（１１、１２）に設けられている複数の孔（８０）に進入する。このとき、はんだペースト（Ｈ１、Ｈ２）が多孔質金属体（１１、１２）の一部と反応し、金属間化合物部材（２１、２２）を生成する。

Description

表面実装部品の実装方法、実装構造体
　本発明は、表面実装部品の実装方法、及びこの実装方法で実装される実装構造体に関するものである。
　従来、様々な表面実装部品の実装方法が知られている。例えば、特許文献１には、積層セラミックコンデンサの実装方法が開示されている。
　図９は、特許文献１に係る実装構造体９００を模式的に示す断面図である。実装構造体９００は、電極（ランド）９２を有するガラスエポキシ基板（プリント配線基板）９０と、電極９２上に設けられたインサート材Ｃと、電極９２上にインサート材Ｃを介して実装された積層セラミックコンデンサ９１と、を備える。
　積層セラミックコンデンサ９１は、複数の内部電極を含むセラミック積層体９５と、各内部電極に接続する外部電極（電極端子）９３と、を有する。
　積層セラミックコンデンサ９１は、ランド９２に対向する外部電極９３の底面がインサート材Ｃを挟んで電極９２に接合する実装方法によって、電極９２上に実装されている。代表的には、外部電極９３はＳｎから構成されており、インサート材Ｃは、ＮｉやＭｎとＣｕの合金から構成されている。
国際公開第２０１３／１３２９５４号パンフレット
　上記のような組成の外部電極９３およびインサート材Ｃ（接合材）を使うことで、比較的低温にて、高い耐熱性を有する実装構造体９００を実現できる。
　しかしながら、この組成の接合材は外部電極９３の表面に濡れ広がりにくいため、電極９２と外部電極９３との接触面積が少ない。よって、積層セラミックコンデンサ９１は、厚み方向の衝撃には強いものの、面方向の衝撃に弱い。即ち、積層セラミックコンデンサ９１の面方向の接合強度（横押し強度）は弱い。
　そして、近年のプリント配線基板の高密度化や表面実装部品の小型化により、電極９２や外部電極９３の面積が小さくなる傾向にある。これにより、表面実装部品のプリント配線基板への接合強度がさらに減少する傾向にある。
　本発明の目的は、接合強度に優れる表面実装部品の実装方法及び実装構造体を提供することにある。
　本発明の表面実装部品の実装方法は、設置工程と、搭載工程と、加熱工程と、を含むことを特徴とする。
　設置工程は、プリント配線基板に備えられたランド上に導電性接合材を設ける。
　搭載工程は、ランド上に、表面実装部品と多孔質金属体とを搭載する。表面実装部品は電極端子を備える。多孔質金属体は複数の孔を備える。
　加熱工程は、表面実装部品と多孔質金属体と導電性接合材とを加熱する。この加熱工程により導電性接合材が加熱されると、導電性接合材が溶融する。これにより、導電性接合材の一部は、多孔質金属体の複数の孔に進入する。
　加熱が終了すると、導電性接合材は凝固し、ランドと表面実装部品の電極端子と多孔質金属体とは、導電性接合材によって一体化する。
　この構成では、ランドに対向する電極端子の底面だけでなく、電極端子の底面以外の面（例えば側面や上面）も導電性接合材と接合させることができる。また、導電性接合材の一部は、多孔質金属体の複数の孔に進入しているため、アンカー効果を生じる。
　そのため、この実装方法で実装された表面実装部品の面方向Ｘ（又はＹ）の接合強度（横押し強度）は、外部電極９３の底面だけがインサート材Ｃを挟んで電極９２に接合する従来の積層セラミックコンデンサ９１（図９参照）より強い。
　したがって、本発明の表面実装部品の実装方法によれば、表面実装部品の接合強度を従来より向上できる。
　また、本発明において加熱工程は、導電性接合材が多孔質金属体の一部と反応して生成した金属間化合物部材によって、ランドと表面実装部品の電極端子と多孔質金属体とを一体化する、ことが好ましい。
　この実装方法で実装された実装構造体は、はんだペーストより融点の高い金属間化合物部材によって接合される。そのため、この実装構造体は、耐熱性に優れる。
　また、本発明において導電性接合材は、Ｓｎ系はんだであって、
　多孔質金属体は、ＣｕＮｉ合金またはＣｕＭｎ合金を一部に含む金属体であり、
　金属間化合物部材は、導電性接合材のＳｎと多孔質金属体のＣｕＮｉ合金とが反応して生成したＳｎＣｕＮｉ合金、又は導電性接合材のＳｎと多孔質金属体のＣｕＭｎ合金とが反応して生成したＳｎＣｕＭｎ合金、で構成される、ことが好ましい。
　また、本発明において多孔質金属体は、直方体であることが好ましい。この形状は、実装機でマウント可能である。
　また、本発明の実装構造体は、ランドを備えるプリント配線基板と、
　ランド上に設けられた導電性接合材と、
　電極端子を備え、ランド上に実装された表面実装部品と、
　複数の孔を備え、ランド上に実装された多孔質金属体と、を有する実装構造体であって、
　導電性接合材の一部は、多孔質金属体の複数の孔に進入し、
　ランド、表面実装部品の電極端子および多孔質金属体は、導電性接合材によって一体化している、ことを特徴とする。
　本発明の実装構造体は、本発明の表面実装部品の実装方法によって実装されたものである。
　したがって、本発明の実装構造体によれば、本発明の表面実装部品の実装方法と同様の効果を奏する。
　なお、本発明の実装構造体において、多孔質金属体の高さは、表面実装部品の高さよりも高く、多孔質金属体は、導電性接合材によって埋められていない空孔を有することが好ましい。
　本発明の表面実装部品の実装方法および実装構造体によれば、表面実装部品の接合強度を従来より向上できる。
本発明の実施形態に係る表面実装部品の実装方法の設置工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る表面実装部品の実装方法の搭載工程を模式的に示す外観斜視図である。 図２に示す搭載工程を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る表面実装部品の実装方法で実装された実装構造体を模式的に示す断面図である。 図２に示す搭載工程の変形例を模式的に示す外観斜視図である。 図４に示す実装構造体の第１変形例を模式的に示す断面図である。 図４に示す実装構造体の第２変形例を模式的に示す断面図である。 図４に示す実装構造体の第３変形例を模式的に示す断面図である。 特許文献１に係る実装構造体９００を模式的に示す断面図である。
　以下、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
　本発明の実施形態に係る表面実装部品の実装方法について以下説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る表面実装部品の実装方法の設置工程を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る表面実装部品の実装方法の搭載工程を模式的に示す外観斜視図である。図３は、図２に示す搭載工程を模式的に示す断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る表面実装部品の実装方法で実装された実装構造体を模式的に示す断面図である。
　まず、図１に示すように、ランドＬ１、Ｌ２を備えるプリント配線基板Ｐを用意する。ランドＬ１、Ｌ２はたとえばＣｕ箔を所定形状にパターニングしたものである。プリント配線基板Ｐはたとえばガラスエポキシ基板である。
　そして、プリント配線基板ＰのランドＬ１、Ｌ２上に、はんだペーストＨ１、Ｈ２を設置する（設置工程）。はんだペーストＨ１、Ｈ２は、Ｓｎ系はんだである。はんだペーストＨ１、Ｈ２は例えば、Ｓｎ－Ｐｂ、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ等からなる。
　なお、はんだペーストＨ１、Ｈ２が、本発明の「導電性接合材」に相当する。
　次に、図２、図３に示すように、ランドＬ１、Ｌ２上に、表面実装部品５０と多孔質金属体１１、１２とを実装機によって搭載する（搭載工程）。
　表面実装部品５０は、積層セラミックコンデンサである。表面実装部品５０は、不図示の複数の内部電極を含むセラミック積層体５５と、各内部電極に接続する外部電極５１、５２と、を有する。なお、外部電極５１、５２が、本発明の「電極端子」に相当する。表面実装部品５０は、積層セラミックコンデンサの他、たとえば積層インダクタ、積層ＬＣ部品など各種のチップ型部品を用いることができる。
　多孔質金属体１１、１２のそれぞれは、主として金属間化合物で構成されている。この金属間化合物の融点は、３００℃以上、さらには４００℃以上である。この金属間化合物は、Ｓｎ、ＣｕおよびＮｉからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ金属間化合物またはＳｎ、ＣｕおよびＭｎからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ金属間化合物である。この金属間化合物は、例えばＳｎＣｕＮｉ合金又はＳｎＣｕＭｎ合金である。ＳｎＣｕＮｉ合金は、ＳｎとＣｕＮｉ合金とが反応することによって生成される。ＳｎＣｕＭｎ合金は、ＳｎとＣｕＭｎ合金とが反応することによって生成される。この反応は、例えば、液相拡散接合（「ＴＬＰ接合：ＴｒａｎｓｉｅｎｔＬｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ ＤｉｆｆｕｓｉｏｎＢｏｎｄｉｎｇ」）に伴う反応である。
　なお、ＳｎとＣｕＮｉ合金とが反応することによって生成される金属間化合物は具体的に、例えば（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５、Ｃｕ４Ｎｉ２Ｓｎ５、Ｃｕ５ＮｉＳｎ５、（Ｃｕ，Ｎｉ）３Ｓｎ、Ｃｕ２ＮｉＳｎ、ＣｕＮｉ２Ｓｎ等である。
　さらに、多孔質金属体１１、１２のそれぞれは、ＣｕＮｉ合金またはＣｕＭｎ合金を一部に含む。また、多孔質金属体１１、１２のそれぞれは、直方体であり、複数の孔８０を有する。孔８０は、基本的には外部に連接したオープンポアである。多孔質金属体１１、１２のそれぞれにおける空孔率は３０～７０体積％程度である。
　次に、表面実装部品５０と多孔質金属体１１、１２とはんだペーストＨ１、Ｈ２とを加熱する（加熱工程）。加熱温度は、はんだペーストＨ１、Ｈ２の融点以上の温度とする。具体的には、加熱工程は、２５０℃くらいでリフローを行う。
　この加熱工程により、はんだペーストＨ１、Ｈ２が加熱されると、はんだペーストＨ１、Ｈ２が溶融する。これにより、はんだペーストＨ１の一部が、多孔質金属体１１に設けられている複数の孔８０に進入し、はんだペーストＨ２の一部が、多孔質金属体１２に設けられている複数の孔８０に進入する。
　このとき、はんだペーストＨ１、Ｈ２が多孔質金属体１１、１２の一部と反応し、図４に示すように、金属間化合物部材２１、２２を生成する。この反応は、例えば、液相拡散接合（「ＴＬＰ接合：ＴｒａｎｓｉｅｎｔＬｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ ＤｉｆｆｕｓｉｏｎＢｏｎｄｉｎｇ」）に伴う反応である。金属間化合物部材２１、２２を構成する金属間化合物の融点は、３００℃以上、さらには４００℃以上である。
　この金属間化合物は、Ｓｎ、ＣｕおよびＮｉからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ金属間化合物またはＳｎ、ＣｕおよびＭｎからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ金属間化合物である。この金属間化合物は、例えばＳｎＣｕＮｉ合金又はＳｎＣｕＭｎ合金である。ＳｎＣｕＮｉ合金は、はんだペーストＨ１、Ｈ２を構成するＳｎと多孔質金属体１１、１２の一部に含まれるＣｕＮｉ合金とが反応することによって生成される。ＳｎＣｕＭｎ合金は、はんだペーストＨ１、Ｈ２を構成するＳｎと多孔質金属体１１、１２の一部に含まれるＣｕＭｎ合金とが反応することによって生成される。ＳｎとＣｕＮｉ合金とが反応することによって生成される金属間化合物は具体的に、例えば（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５、Ｃｕ４Ｎｉ２Ｓｎ５、Ｃｕ５ＮｉＳｎ５、（Ｃｕ，Ｎｉ）３Ｓｎ、Ｃｕ２ＮｉＳｎ、ＣｕＮｉ２Ｓｎ等である。
　なお、金属間化合物部材２１、２２も、本発明の「導電性接合材」に相当する。
　加熱が終了すると、金属間化合物部材２１、２２は自然冷却して、実装構造体１００が完成する（図４参照）。実装構造体１００は、ランドＬ１、Ｌ２を備えるプリント配線基板Ｐと、金属間化合物部材２１、２２と、外部電極５１、５２を有する表面実装部品５０と、多孔質金属体１１、１２と、を有する。なお、この金属間化合物部材は、加熱中、殆ど溶融せず、加熱終了時、すなわち、冷却前には固化状態になる。
　ここで、外部電極５１の底面は、ランドＬ１に対向する。外部電極５１の側面（表面実装部品５０の第１側面）は、多孔質金属体１１に対向する。外部電極５１の上面は、外部電極５１の底面に対向する。
　また、外部電極５２の底面は、ランドＬ２に対向する。外部電極５２の側面（表面実装部品５０の第２側面）は、多孔質金属体１２に対向する。外部電極５２の上面は、外部電極５２の底面に対向する。
　以上の実装構造体１００において、ランドＬ１と表面実装部品５０の外部電極５１と多孔質金属体１１とは、金属間化合物部材２１によって一体化している。また、ランドＬ２と表面実装部品５０の外部電極５２と多孔質金属体１２とは、金属間化合物部材２２によって一体化している。
　表面実装部品５０では、外部電極５１の底面だけでなく、外部電極５１の側面や上面も金属間化合物部材２１と接合している。また、ランドＬ２に対向する外部電極５２の底面だけでなく、外部電極５２の側面や上面も金属間化合物部材２２と接合している。
　さらに、はんだの一部は、多孔質金属体１１の複数の孔８０に進入して金属間化合物を形成しているため、アンカー効果を生じる。また、はんだの一部は、多孔質金属体１２の複数の孔８０に進入して金属間化合物を形成しているため、アンカー効果を生じる。なお、多孔質金属体１１の孔のほぼ全てが金属間化合物に埋められてもよいが、一部の孔は空孔状態が維持されていてもよい。
　そのため、表面実装部品５０の面方向Ｘ（又はＹ）の接合強度（横押し強度）は、外部電極９３の底面だけがインサート材Ｃを挟んで電極９２に接合する従来の積層セラミックコンデンサ９１（図９参照）より強い。
　したがって、本実施形態の表面実装部品５０の実装方法および実装構造体１００によれば、接合強度を従来の表面実装部品より向上できる。
　また、本実施形態の表面実装部品の実装方法および実装構造体１００は、主として融点の高い金属間化合物部材２１、２２によって接合されているため、耐熱性に優れる。
　また、多孔質金属体１１、１２のそれぞれの形状は、直方体であるため、実装機での吸着および狭いスペースへの搭載が可能である。
　また、前述の設置工程において、表面実装部品５０両端のはんだペーストＨ１、Ｈ２の塗布量が異なった場合、チップ立ちが発生することがある。しかし、はんだペーストＨ１、Ｈ２の大部分は、金属間化合物部材２１、２２に変化する。そのため、本実施形態の表面実装部品の実装方法および実装構造体１００は、チップ立ちが発生することを防止できる。
　また、前述の設置工程において過剰な量のはんだペーストＨ１、Ｈ２が塗布された場合、前述の搭載工程において、はんだペーストＨ１、Ｈ２は多孔質金属体１１、１２の複数の孔８０に多く進入する。
　そのため、本実施形態の表面実装部品の実装方法および実装構造体１００は、過剰な量のはんだペーストＨ１、Ｈ２が塗布された場合でも、はんだペーストＨ１、Ｈ２が球状化することを防止できる。
　なお、本実施形態では、はんだペーストとしてＳｎ－Ｐｂ、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ等のＳｎ系はんだを用いたが、Ｓｎを主成分とし、さらにＣｕＮｉ合金やＣｎＭｎ合金を含むＳｎ系はんだを用いることが好ましい。
　すなわち、ペーストと多孔質金属体との間だけでなく、ペースト自身においても、ＳｎとＣｕＮｉ合金との金属間化合物の形成反応またはＳｎとＣｎＭｎ合金との金属間化合物の形成反応を促進させることで、残存Ｓｎ量を最小限に抑制し、接合強度の高い実装構造を実現することができる。
《その他の実施形態》
　なお、前述の搭載工程においてランドＬ１、Ｌ２上に、１つの表面実装部品５０と多孔質金属体１１、１２とを実装機によって実装したが、これに限るものではない。実施の際、ランド上に、複数の表面実装部品と多孔質金属体とを実装してもよい。
　具体的には図５に示すように、ランドＬ１、Ｌ２上に、２つの表面実装部品５０、１５０と多孔質金属体１１１、１１２とを実装してもよい。多孔質金属体１１１が多孔質金属体１１と相違する点は形状のみである。多孔質金属体１１２が多孔質金属体１２と相違する点は形状のみである。はんだペーストＨ１１、Ｈ１２は、多孔質金属体１１１、１１２の形状に応じた範囲に塗布されている。
　ただし、図５の場合、表面実装部品５０の外部電極５１と表面実装部品１５０の外部電極５１とは同電位である必要があり、表面実装部品５０の外部電極５２と表面実装部品１５０の外部電極５２とは同電位である必要がある。
　また、前記加熱工程においてはんだペーストＨ１、Ｈ２が多孔質金属体１１、１２の一部と反応し、図４に示すように、金属間化合物部材２１、２２を生成しているが、これに限るものではない。
　実施の際、加熱工程において、はんだペーストＨ１、Ｈ２と多孔質金属体１１、１２の一部とが反応せず、金属間化合物部材を生成しなくてもよい。この方法は例えば、はんだペーストＨ１、Ｈ２と多孔質金属体１１、１２の一部とが反応しない材料や温度等を設定することにより実現できる。
　この方法では、はんだペーストＨ１、Ｈ２が加熱により溶融すると、はんだペーストＨ１の一部が、多孔質金属体１１に設けられている複数の孔８０に進入し、はんだペーストＨ２の一部が、多孔質金属体１２に設けられている複数の孔８０に進入する。
　加熱が終了すると、はんだペーストＨ１、Ｈ２は自然冷却し、図６に示す実装構造体２００が完成する。実装構造体２００は、ランドＬ１、Ｌ２を備えるプリント配線基板Ｐと、はんだペーストＨ１、Ｈ２と、外部電極５１、５２を有する表面実装部品５０と、多孔質金属体１１、１２と、を有する。
　実装構造体２００において、ランドＬ１と表面実装部品５０の外部電極５１と多孔質金属体１１とは、はんだペーストＨ１、Ｈ２によって一体化する。
　また、前述の実装構造体１００において多孔質金属体１１、１２のそれぞれの高さは、表面実装部品５０の高さと略等しいが、これに限るものではない。複数の表面実装部品の中には、発熱する表面実装部品がある。また、複数の表面実装部品の中には、熱によって特性が変化してしまう表面実装部品がある。
　そこで、実施の際、例えば図７に示す実装構造体３００のように、多孔質金属体３１１、３１２のそれぞれの高さは、表面実装部品５０の高さよりも高いことが好ましい。さらに、多孔質金属体３１１は、金属間化合物部材２１によって埋められていない空孔８０を有することがより好ましい。多孔質金属体３１２も、金属間化合物部材２２によって埋められていない空孔８０を有することがより好ましい。
　実装構造体３００において、金属間化合物部材２１、２２は、表面実装部品５０から発生した熱、及び他の場所で発生し、伝搬してきた熱、を遮断し、放熱する。特に、多孔質金属体３１１、３１２が金属間化合物部材２１、２２によって埋められていない空孔８０を有する場合、多孔質金属体３１１、３１２の表面積が大きいため、実装構造体３００は、高い強度とともに高い放熱性を有する。
　また、実施の際、例えば図８に示す実装構造体４００のように、多孔質金属体４１２の高さは、表面実装部品５０の高さよりも高いことが好ましい。
　ここで、プリント配線基板Ｐによっては、表面実装部品５０の実装後、はんだゴテ４５０等を用いて、リード線４５１等をランドＬ３上にはんだペーストＨ３によってはんだ付けすることがある。この際、はんだ付けにより部分的に高い熱が発生する。
　複数の表面実装部品の中には、熱によって特性が変化してしまう表面実装部品がある。そのため、はんだ付けを行う場所の近傍に熱に弱い表面実装部品５０を実装するときは、はんだ付けを行う場所と表面実装部品５０との間に、多孔質金属体４１２を配置する。これにより、実装構造体４００は、多孔質金属体４１２を防熱壁として利用することができる。
　最後に、前述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
Ｃ…インサート材
Ｈ１…はんだペースト
Ｈ２…はんだペースト
Ｈ３…はんだペースト
Ｈ１１…はんだペースト
Ｈ１２…はんだペースト
Ｌ１…ランド
Ｌ２…ランド
Ｌ３…ランド
Ｐ…プリント配線基板
１１…多孔質金属体
１２…多孔質金属体
２１…金属間化合物部材
２２…金属間化合物部材
５０…表面実装部品
５１…外部電極
５２…外部電極
５５…セラミック積層体
８０…孔
９１…積層セラミックコンデンサ
９２…ランド
９３…外部電極
９５…セラミック積層体
１００…実装構造体
１１１…多孔質金属体
１１２…多孔質金属体
１５０…表面実装部品
２００…実装構造体
３００…実装構造体
３１１…多孔質金属体
３１２…多孔質金属体
４００…実装構造体
４１２…多孔質金属体
４５０…はんだゴテ
４５１…リード線
９００…実装構造体

Claims (6)

  1. 　プリント配線基板に備えられたランド上に導電性接合材を設ける設置工程と、
    　電極端子を備える表面実装部品と複数の孔を備える多孔質金属体とを前記ランド上に搭載する搭載工程と、
    　前記表面実装部品と前記多孔質金属体と前記導電性接合材とを加熱し、前記導電性接合材の一部を、前記多孔質金属体の前記複数の孔に進入させ、前記導電性接合材によって前記ランドと前記表面実装部品の前記電極端子と前記多孔質金属体とを一体化する加熱工程と、
    を有する表面実装部品の実装方法。
  2. 　前記加熱工程は、前記導電性接合材が前記多孔質金属体の一部と反応して生成した金属間化合物部材によって、前記ランドと前記表面実装部品の前記電極端子と前記多孔質金属体とを一体化する、請求項１に記載の表面実装部品の実装方法。
  3. 　前記導電性接合材は、Ｓｎ系はんだであり、
    　前記多孔質金属体は、ＣｕＮｉ合金またはＣｕＭｎ合金を一部に含む金属体であり、
    　前記金属間化合物部材は、前記導電性接合材のＳｎと前記多孔質金属体のＣｕＮｉ合金とが反応して生成したＳｎＣｕＮｉ合金、又は前記導電性接合材のＳｎと前記多孔質金属体のＣｕＭｎ合金とが反応して生成したＳｎＣｕＭｎ合金、で構成される、請求項２に記載の表面実装部品の実装方法。
  4. 　前記多孔質金属体は、直方体である、請求項１から３のいずれか１項に記載の表面実装部品の実装方法。
  5. 　ランドを備えるプリント配線基板と、
    　前記ランド上に設けられた導電性接合材と、
    　電極端子を備え、前記ランド上に実装された表面実装部品と、
    　複数の孔を備え、前記ランド上に実装された多孔質金属体と、を有する実装構造体であって、
    　前記導電性接合材の一部は、前記多孔質金属体の前記複数の孔に進入し、
    　前記ランド、前記表面実装部品の前記電極端子および前記多孔質金属体は、前記導電性接合材によって一体化している、
    ことを特徴とする実装構造体。
  6. 　前記多孔質金属体の高さは、前記表面実装部品の高さよりも高く、
    　前記多孔質金属体は、前記導電性接合材によって埋められていない空孔を有する、請求項５に記載の実装構造体。
PCT/JP2015/072595 2014-09-02 2015-08-10 表面実装部品の実装方法、実装構造体 WO2016035513A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014178289 2014-09-02
JP2014-178289 2014-09-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016035513A1 true WO2016035513A1 (ja) 2016-03-10

Family

ID=55439580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/072595 WO2016035513A1 (ja) 2014-09-02 2015-08-10 表面実装部品の実装方法、実装構造体

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2016035513A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3852507A4 (en) * 2018-09-14 2021-11-10 Showa Denko Materials Co., Ltd. ELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ELECTRONIC COMPONENT

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537134A (ja) * 1991-07-25 1993-02-12 Metsuku Kk 半田付け方法
WO2012018046A1 (ja) * 2010-08-05 2012-02-09 千住金属工業株式会社 半導体装置接合材
JP2014033204A (ja) * 2010-11-19 2014-02-20 Murata Mfg Co Ltd 接続対象物の接続方法および電子装置の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0537134A (ja) * 1991-07-25 1993-02-12 Metsuku Kk 半田付け方法
WO2012018046A1 (ja) * 2010-08-05 2012-02-09 千住金属工業株式会社 半導体装置接合材
JP2014033204A (ja) * 2010-11-19 2014-02-20 Murata Mfg Co Ltd 接続対象物の接続方法および電子装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3852507A4 (en) * 2018-09-14 2021-11-10 Showa Denko Materials Co., Ltd. ELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ELECTRONIC COMPONENT
US12070800B2 (en) 2018-09-14 2024-08-27 Resonac Corporation Electronic component and method for manufacturing electronic component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102443777B1 (ko) 칩형 전자 부품
JP6878851B2 (ja) セラミック電子部品
JP6780394B2 (ja) 電子部品
KR100638386B1 (ko) 땜납 접속구조 및 전자부품의 땜납 접속방법
JP5958479B2 (ja) 電子部品の実装構造体
JP2005095977A (ja) 回路装置
US9245829B2 (en) Substrate structure, method of mounting semiconductor chip, and solid state relay
JP2010199171A5 (ja) チップ部品及び配線基板
KR20190122741A (ko) 땜납 재료, 땜납 페이스트, 폼 땜납 및 땜납 접합
JP4356581B2 (ja) 電子部品実装方法
US6292083B1 (en) Surface-mount coil
JP5354200B2 (ja) 電子部品内蔵樹脂基板および電子回路モジュール
JP2006269970A (ja) 電子部品のはんだ接合方法
US9572294B2 (en) Circuit device and method for manufacturing same
JP2006303173A (ja) 回路基板デバイスおよびその製造方法
WO2016035513A1 (ja) 表面実装部品の実装方法、実装構造体
JP2009283628A (ja) 半導体素子実装方法
JP2011165776A (ja) ３端子コンデンサ及びその実装方法
JP2007200997A (ja) 半田ペースト及び半田付け方法
JP2009277777A (ja) はんだボール搭載方法及び電子部品実装用部材
JP2004140226A (ja) チップ部品のバスバーへの接合構造
JP5469960B2 (ja) 下面電極型固体電解コンデンサおよびその製造方法
WO2015004952A1 (ja) 回路基板
JP2003133158A (ja) 電子部品、端子電極材料ペースト及び電子部品の製造方法
JP7136681B2 (ja) 電子制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15838472

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15838472

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1